DE8702054U1

DE8702054U1 - Beschleunigungssensor

Info

Publication number: DE8702054U1
Application number: DE8702054U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1987-08-06

Description

R. 20546 i.P.
6.2.1987 Wd/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Beschleunlounossensor
Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschlminigungssensor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige bekannte Sensoren benutzen als Dämpfungsmittel Flüssigkeiten, z. B. Öl, was jedoch den Machteil hat, daß die Dämpfung bzw. der Frequenzgang viskositätsabhängig und damit stark temperaturabhängig ist. Dadurch ergibt sich bei der Messung zeitveränderlicher Beschleunigungen ein zusätzlicher Meßfehler. Außerdem sind Dichtmittel notwendig, um die elektrische bzw. elektronische Signalverarbeitungseinrichtung von der Flüssigkeit absolut dicht zu trennen bzw. Flüssigkeitsaustritt zu verhindern. Dadurch wird der Beschleunigungssensor verteuert.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Beschleunigungssensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Dämpfung bzw. der Frequenzgang eine nur geringe Temperaturabhängigkeit aufweisen und sehr einfach, billig und auch leicht gestaltet ist.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch die Verwendung einer Blattfeder bzw.

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eines Fedeibands oder einer Torsionsfeder und beispielsweise einem Hall-Element als Senso-r baut das Gerät besonders kompakt und leicht. Der Sensor kann insbesondere auch als Winkelbeschleunigungssensor ausgebildet sein.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 eine Seitenansicht eines ersten Beschleunigungssensors, in Figur 2 eine Draufsicht, in Figur 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung, in Figur 4 ein Diagramm, in Figur 5 einen Winkelbeschleunigungssensor in Seitenansicht, in Figur 6 eine Ansicht von hinten und Figur 7 eine Draufsicht auf ein Einzelteil des Sensors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung ist mit 10 die Grundplatte eines Beschleunigungssensors bezeichnet, von welcher sich im rechten Winkel ein Steg 11 nach oben erstreckt. Am Steg 11 ist eine Blattfeder 12 befestigt, insbesondere durch Punktschweißen, die etwa rechteckförmig ausgebildet ist und sich hochkant parallel zur Grundplatte 10 erstreckt. Am freien Ende der Blattfeder 12 ist eine Wirbelstromscheibe 13 befestigt, insbesondere ebenfalls wieder durch Punktschweißen, die etwa rechteckförmig ausgebildet ist und sich waagrechtliegend quer zur Blattfeder 12 erstreckt. Die Wirbelstromscheibe taucht in ein käfigförmiges Flußleitstück 15 ein, das vorzugsweise aus weichmagnetischem Werkstoff besteht. In dem Flußleitstück 15 sind im Abstand zueinander zwei quaderförmig« Bremsmagnete 16, 17 angeordnet, die sich zur Bremsscheibe 13 hin erstrecken, diese aber nicht berühren. Die Breite des Flußleitstücks 15 ist einiges größer als die Breite der Wirbelstromscheibe 13, so daß diese ohne Schwierigkeit im Flußleitstück hin- und herschwingen kann.

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Am freien Ende der Blattfeder 12, also dort« wo die Wirbelstromacheibe 13 beginnt, erstreckt sich ein Portsatz IS zur Grundplatte 10 hin. An unteren Ende des Fortsatzes 18 ist ein Sensormagnet 19 angeordnet, welcher mit einem gegenüberliegonden Hall-Element 20 zusammenwirkt, das an der Grundplatte 10 befestigt ist. Anschließend an das Hall-Element sind auf der Grundplatte Auswerteschaltungen 21 in Dick- oder DünnscaicnccecixniJi it

Die Wirbelstromscheibe 13 bildet zusammen mit dem Flußleitstück 15 ( ' und den Bremsmagneten 16, 17 eine Wirbelstrombremse. Die Bremsmagnete sind gegeilsinnig magnetisiert. Aufgrund dieser gegensinnigen Magnetisierung ist das Magnetfeld im Luftspalt zwischen Wirbelstromscheibe 13 und den. Bremsmagneten 16, 17 sehr inhomogen, wodurch die Wirbelstromerzeugung beim Hin- und Herschwingen der Wirbelstromscheibe gefördert wird.

Der Beschleunigungssensor ist beispielsweise senkrecht zur Fahrtrichtung eines Fahrzeugs angeordnet. Die träge Masse in Form der Wirbelstromscheibe 13 am Ende der Blattfeder 12 wird proportional zur senkrecht zur Blattfeder einwirkenden Beschleunigung ausgelenk«. Die Auslenkung ist durch die Federkonstante der Blattfeder und die träge Masse bestimmt. Die Wirbelstromdämpfung kommt durch die Bewe- ^ - gung der trägen Massen - insbesondere der Wirbelstromscheibe 13 - im Luftspalt des Magnetkreises zustande. Durch die bei der Schwingung induzierten Wirbelströme wird die Schwingungsenergie abgebaut. Durch geeignete Auslegung des Systems Blattfeder - Magnetkreis kann jede gewünschte Dämpfung erzielt werden. Der Hub der trägen Masse wird durch den Sensormaignet 19 und das Hall-Element 20 gemessen und in eine proportionale Ausgangsspannung verwandelt, siehe hierzu das Diagramm nach Figur 4.

Zweckmäßigerweise besteht die Wirbelstromscheibe 13 aus Reinaluminium oder Kupfer, die Blattfeder aus Tombak.

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Der Magnetkreis dient neben der Schwingungsdämpfung gleichzeitig als mechanischer Anschlag, so daß beim Auftreten von Beschleunigungsspitzen eine Beschädigung der Blattfeder verhindert wird. Durch den •aschleunigungssensor können beispielsweise Insassenschutzvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug betätigt werden, beispielsweise Gurtstrammer _; oder es kenn beispielsweise die beim Abbremsen des Fahrzeugs auftretende "eiioyörüüy ySfiissösn UUu mit dis;s~ S.gssl als Ki-kung eines Antiblockjersystems verbessert werden.

Beim Hinkelbeschleunigungssensor nach den Figuren 5, 6 und 7 ist auf der Grundplatte 10 ein Torsionsstab 25 senkrecht befestigt, an dessen Spitze ein parallel zur Grundplatte 10 verlaufender Doppelarm 26 befestigt itt. An einem desselben ist wiederum der Sensormagnet 19 befestigt, das entgegengesetzte Ende bildet die Hirbelstrombremsscheibe 26A, die in das Flußleitstück 15 eintaucht. Dieses ist auf der Grundplatte 10 befestigt und nimmt die beiden Bremsmagnete 16, 17 auf. Die Funktionsweise ergibt sich aufgrund des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels von selbst, lediglich mit dem Unterschied, daß nun durch Verdrehen des Torsionsstabs eii*e Drehwinkelbeschleunigung erfaßt, gemessen und gedämpft wird. Anstelle eines Torsionsstabs kann auch ein Torsionsdraht oder eine andere reibungsarme Lagerung verwendet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Magnetisierung des Sensormagnets in Bewegungsrichtung zeigt, wodurch sich ein linearer Zusammenhang zwischen der zu messenden Beschleunigung und der Ausgangsspannung des Ball-Elementes ergibt.

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Claims

B. 20546 i.P.
6.2.1987 Wd/Kc

SOBEBT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprache

( ) &khgr;. Beschleunigungsiiensor mit einem Feder-Masse-System, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mit einer Wirbelstromdämpfung für die durch die Beschleunigung bewegte Masse versehen ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser über ein Wegmeßsysfcem {.-J, 20, 21) zur Ermittlung der Beschleunigung verfügt .
3. Sensor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegmeßsystem e:Ln Hall-Element (20) und einen mit diesem ziisammenwirkenden Sensormagnet (19) aufweist.
4. Sensor nach einum der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, V ) daß die Wirbelstromdämpfung aus zwei entgegengesetzt polarisierten Magneten (16, 17), einem Flußleitgehäuse (15) aus weichmagnetischem Werkstoff, in welchem die Magneten befestigt sind, und einer Wirbelstromscheibe (13) besteht, die den wesentlichen Teil der tragen Masse bildet und über einen ein inhomogenes Feld bildenden Luftspalt mit den Magneten i:a Wirkverbindung steht.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Masse-System eine einseitig eingespannte, an ihrem freien Ende die Wirbelatromscheibe (13) tragende Blattfeder (12) aufweist.

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6. Sensor nach Anspruch 1 and 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (25) ein Torsionselement ist, an dem ein Doppelarm (26) befestigt ist, an dessen einem Ende ein Sensormagnet (19) angeordnet ist, an seinem anderen Ende die Wirbelstromdämpfung (13 - 17).
7. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionselement ein Torsionsstab, Draht oder ähnliches ist.

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